Typpipäästöt ja typpiyhdisteet päästöissä

Abstract

Olkiluoto 3 -ydinvoimalaitoksella käytetään hydratsiinia ja ammoniakkia sekundääripiirin sopivien kemiallisten olosuhteiden ylläpitämiseksi. Hydratsiini hajoaa korkeissa lämpötiloissa ammoniakiksi, joka nostaa veden pH-arvoa. Hydratsiini ylläpitää pelkistäviä olosuhteita ja poistaa järjestelmän jäännöshappea. Lisäksi hydratsiini hajoaa pienissä määrin muiksi typpiyhdisteiksi kuten amiineiksi. Typpiyhdisteet päätyvät ennen pitkää ympäristöön eri päästöreittien kautta. Tämän työn tavoitteena oli selvittää typpiyhdisteiden kulku prosessista ympäristöön, arvioida päästömääriä ja mahdollisia ympäristövaikutuksia. Tarkoituksena oli määrittää päästöreitit, arvioida päästömääriä ja laskea massavirroista sekä prosessivuotojen määristä muodostuvien typpiyhdisteiden päästörajoja PNEC-järjestelmään perustuen. Kokeellisessa osuudessa määritettiin sekundääripiirin päästövesistä muun muassa ammoniakki- ja kokonaistyppipitoisuuksia.

Päästöreiteiksi määritettiin poistokaasupiippu, sekundääripiirin jätevedet ja primääripiirin jätevedet. Suurin osa typestä kulutetaan poistokaasupiipun kautta. Sekundääripiirin ammoniakkipitoisuus vaihtelee vesitettyjen erien mukaan. Osa sekundääripiirin ammoniakista päätyy primääripiirin jätevesiin höyrystimien ulospuhalluksen suodatuksen ioninvaihtohartseja regeneroitaessa. Sekundääripiirin jätevesissä oli seurantajakson aikana ammoniakkia 3–105 ppm ja kokonaistyppeä 3–97 ppm.

Kokeellisen osuuden ja laskentojen perusteella laitoksen päästövesillä ei ole odotettavissa paikallista vaikutusta lähialueen merivesiin. Päästövesien määrityksiin ei kuulu ammoniakin analyysi. Aikaisemmin tehdyistä päästöistä ei voida tarkasti arvioida päästetyn ammoniakin määrää pelkän pH-arvon perusteella. Ammoniakin määritys tulisi kuulua päästömäärityksiin. Laitoksen typpipäästöt ja kemikaalikulut ovat arvioitua isommat. Järjestelmästä menetetään liikaa ammoniakkia. Korjaavana toimenpiteenä voitaisiin harkita ammoniakin palautusta järjestelmään tai jätevesien käsittelyä esimerkiksi membraaniteknologialla ja sähköisellä ioninvaihdolla.

The purpose of this study was to examine nitrogen emissions from the Olkiluoto 3 nuclear power plant. The plant uses hydrazine and ammonia to maintain appropriate chemical condition of the secondary circuit. Hydrazine thermally decomposes into ammonia which raises the pH value of the circulating water. Hydrazine maintains reducing conditions and removes residual oxygen from the system. In addition, hydrazine breaks into small amounts of other nitrogen compounds such as amines.

The study determined the emission routes of nitrogen compounds from the secondary circuit into the environment and estimated the emission amounts of different nitrogen compounds, as well as possible environmental effects. The study used PNEC-system to assess the possible environmental effects. The PNEC-system was introduced in controlling of the process. The effect of pH on the protolysis of ammonia was theoretically examined.

The experimental part consisted of ammonia, total nitrogen, and ion concentration analysis of secondary circuit wastewater in addition to the usual pH, hydrazine, and conductivity measurements. The results imply that ammonia is the largest contributor affecting total nitrogen. During the experimental part ammonia content of the wastewater varied between 3 and 105 ppm, while the total nitrogen was 9-97 ppm. Based on the laboratory analysis, the plants nitrogen emissions are not expected to have a local effect on the nearby area sea water.